Additional mamat totbis book can be clownloaded ftom hUp:/1-.s.springer.com ISBN 978-3-662-27682-2 ISBN 978-3-662-29172-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-29172-6 Die Mitteilungen erscheinen nicht regelmäßig, sondern in zwangloser Folge und sind durch den Buchhandel zu beziehen. Auslieferungsstelle: Verlag Julius Springer, Berlin W 9. Der Einfluß von Vanadin, Molybdän, Silizium und Kohlenstoff auf die Festigkeitseigenschaften, insbesondere die Dauerstand festigkeit vergüteter Stähle"'). Von Dip(.,Jug. Werner Holtmann. Einleitung. langten A. Pomp und W. Ende r s 7). Auch G. Ra n q u e und P. Henry 8) gaben an, daß Nachdem P. Prömper und E. Pohl1) eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts nur unter in Deutschland erstmalig darauf hingewiesen 400° wirksam ist. Die Versuche von C. L. haben, daß Vanadin und Molybdän die Warrn C I a r k und A. E. W h i t e ") wiederum zei festigkeitseigenschaften von Stahl erheblich er gen, daß bei 540° die Dauerstandfestigkeit höhen, sind Stähle, die diese Elemente ent. durch Steigerung des Kohlenstoffgehalts von weder einzeln oder zusammen mit anderen, 0,15 auf 0,40'/o erhöht wird. wie z. B. Chrom, Silizium, Nickel usw. ent Über den Einfluß des Vanadins auf Stähle halten, im Dampfkesselbau allgemein einge führt 2). Trotzdem sind unsere Kenntnisse über 5m0i0t °0 ,e 1in/re nC dbeeurtilcichhteent PA. nGs tri eüg nd 6e).r EDr asuteerllsttea nbde i die Dauerstandfestigkeit innerhalb der Systeme festigkeit mit dem Vanadingehalt bis zu etwa Eisen-Kohlenstoff-Vanadin und Eisen-Kohlen 1' /a V fest. Über den Einfluß des Molybdäns stoff-Molybdän noch lückenhaft. stellte der gleiche Verfasser fest"), daß in Die bisherigen Untersuchungen beschränken Stählen mit 0,05 und 0,10;1, C bei steigendem sich im allgemeinen darauf, den Einfluß von Molybdängehalt eine bedeutende Erhöhung der Vanadin und Molybdän bei gleichbleibendem, Dauerstandfestigkeit bei 400 und 500" bis zu meistens niedrigem Kohlenstoffgehalt zu er Gehalten von etwa 2,5% Mo zu beobachten ist. mitteln. Daneben ist der Einfluß des Kohlen Zu einem ähnlichen Ergebnis kam M. F I e i s h stoffs in unleg-ierten Stählen Gegenstand vieler m an n 10) für Stähle etwa der gleichen Zu Untersuchungen gewesen. sammensetzung. Auch nach R. \V. Bai I e y ") So wird nach H. ]. Tapse ll 3) die Dauer wird durch Zusätze von 1 bis 2% Mo eine Er standfestigkeit durch Erhöhung des Kohleu höhung der Dauerstandfestigkeit erzielt. 70 bis stoffgehalts bei niedrigen Temperaturen ver 80/o der erreichbaren besten Ergebnisse wer- bessert, während oberhalb 450° kein Einfluß den nach seiner Ansicht schon durch einen Zu des Kohlenstoffgehalts zu erkennen ist. F. H. satz von 0,5'/o Mo erreicht. C. L. CI a r k und No r t o n 4) fand, daß bei 540° die Dauerstand R. S. B r o w n 12) verglichen zwei Stähle mit fcstigkeit erhöht wird, wenn der Kohlenstoff 0,1 ';{~ C und 1,0 bzw. 1,57<, Mo im geglühten gehalt von 0,08 auf 0,42% gesteigert wird, die und vergüteten Zustand bei 590 und 760° mit dazwischen liegenden Kohlenstoffgehalte wur einander und fanden, daß durch diese Erhöhung den von ihm nicht untersucht. Auch aus Ver des Molybdängehalts die Dauerstandfestigkeit suchen von H. J ur e t z c k und F. Sau c r - erheblich ansteigt. w a I d 5) geht hervor, daß die Dauerstand .. Über den Einfluß des Kohlenstoffgehalts auf festigkeit zwischen 400 und 545° mit steigen die Dauerstandfestigkeit von Stählen, die dem Kohlenstoffgehalt zunimmt. P. G r ü n 6) Vanadin oder Molybdän enthalten, liegen im fand dagegen, daß eine Steigerung des Kuhlen Schrifttum nur Einzelangaben vor. In Molybdän stoffgehalts die Dauerstandfestigkeit nur bis stählen erhöht nach P. Grün 6) eine Vergröße- etwa 400° merklich erhöht, daß sie bei 500° bis rung des Kohlenstoffgehalts die Zugfestigkeit zu o.z~; C zwar etwas ansteigt, um bei wei bei 400 und 500°, die Dauerstandfestigkeit aber terer Erhöhung des Kohlenstoffgehalts wieder nur bei Temperaturen bis zu 400°. Bei 500" abzufallen. Zu einem ähnlichen Ergebnis ge- wird die Dauerstandfestigkeit durch Kuhlen stoffgehalte über 0,2'/<, wieder verringert. P. *) Die Arbeit wurde im Februar 1940 als Dr.-lng.-Dissertation der Technischen Hochschule zu Braunschweig eingereicht. Grün") vermutet ebenso wie R. W. Bai 1 e y, -2- j. H. S. Dicken so n, N. P. In g I i s und]. L. festigkeit zwischen 425 und 650° führt und hiel P e a r s o n 13), daß in jeder Legierung nur ein ten es für sehr wahrscheinlich, daß für jedes bestimmter Molybdänzusatz die günstigste Wir der Elemente Molybdän, Vanadin, Wolfram und kung hervorruft. Für einen Stahl mit 0,41a C Chrom ein gewisser kritischer Gehalt in jedem hält P. G r ü n 6) einen Molybdänzusatz von 19{, Stahl einen Höchstwert für die Dauerstand für vorteilhaft. Nach den von H. S t ä g e r und festigkeit ergibt und daß sich dieser Gehalt je H. Z s c h o k k e 14) veröffentlichten Versuchen nach dem Kohlenstoff- oder Legierungsgehalt verursacht eine Steigerung des Kohlenstoff ändert. Die Größe dieses Gehalts war ihnen gehalts von 0,18 auf 0,281o in einem 0,51oigen jedoch unbekannt. Sie gaben lediglich an, daß Molybdänstahl bei 400° eine Verringerung und in einem Stahl mit 0,5o/r Mo und 0,15% C ein bei 500 und 600° eine geringe Erhöhung der Gehalt von 1,25% Cr die höchste Dauerstand Dauerstandfestigkeit C. H. M. 1 e n k i n s, H. ]. festigkeit erzielen läßt. Tapse II, G. A. M e II o r und A. E. J o h n - so n 15) stellten im Dauerstandversuch bei 550° an zwei Stählen mit gleichem Molybdängehalt Problemstellung und Versuchsplan. von 0,5%, aber verschiedenen Kohlenstoff gehalten von 0,11 und 0,40;/r praktisch den In dieser Arbeit soll zunächst planmäßig der gleichen Fließverlauf fest, während sich bei Einfluß des Kohlenstoffgehalts auf die Warm 1% Mo ein Stahl mit 0,11% C wesentlich gün festigkeitseigenschaften, insbesondere auf die stiger verhielt als ein Stahl mit 0,401c C. Dauerstandfestigkeit von verschieden hoch mit Vanadin bzw. Molybdän legierten Stählen ge Untersuchungen über einen Einfluß des klärt werden. Ferner soll die Auswirkung einer Kohlenstoffs auf reine Vanadinstähle wurden Veränderung des Kohlenstoffgehalts in Stählen, nicht bekannt. Wohl aber wird in einer Reihe die Vanadin und Molybdän gemeinsam ent von Arbeiten der Einfluß des Kohlenstoffs auf halten, geprüft werden. Da Vanadin und die Dauerstandfestigkeit molybdän- und vana Molybdän zu den karbidbildenden, das r-Gebiet dinhaltiger komplexer Stähle untersucht. So einschnürenden Elementen gehören, wurde end verglichen W. K a h I b a um und L. 1 o r · lich auch der Einfluß des zur gleichen Legie da n '") zwei Chrom-Wolfram-Vanadinstähle rungsgruppe gehörenden, aber wahrscheinlich mit verschiedenen Kohlenstolfgehalten von 0,28 nicht karbidbildenden Elementes Silizium'8) auf bzw. 0,50'/r miteinander und fanden, daß der Molybdän-Vanadinstähle untersucht. Wegen der kohlenstoffärmere Stahl höhere Belastungen zu großen Zeitdauer der Dauerstandversuche und tragen vermochte. Den gleichen Einfluß des der großen Zahl an Versuchsstählen konnte die Kohlenstoffgehalts stellten die genannten Ver Dauerstandfestigkeit jedes Stahles nur nach fasser beim Vergleich zweier Chrom-Molybdän einer Wärmebehandlung untersucht werden. Da Vanadinstähle mit 0,34 und 0,751o C fest, aller aber die Wärmebehandlung durch Änderung dings hatte der Stahl mit dem niedrigeren der Gefügeausbildung, insbesondere der Karbid Kohlenstoffgehalt einen um 0,7% höheren verteilung, die Dauerstandfestigkeit erheblich Mangangehalt H. C. C r o s s und E. R. J o h n beeinflußt, war die Auswahl einer günstigen so n '7) stellten fest, daß bei einem Stahl mit Wärmebehandlung für die gesamte Unter 5o/r Cr und 0,5% Mo die Erhöhung des Kohlen suchung von besonderer Bedeutung. Dieses stoffgehaltsvon 0,13 und 0,181o die Dauerstand zeigen z. B. die Feststellungen von A. T h um festigkeit erhöht. Nach H. S t ä g e r und H. und H. Ho I d t 19), wonach bei niedrig legierten Z s c h o k k e 14) liegt die Dauerstandfestigkeit Kohlenstoffstählen ein ferritisches Gefüge mit eines Stahles mit 1.6% Cr. 0,61o Mo und kugeliger Zementitausbildung und auch ein 0,5;/c V bei 0,451o C bei 400 und 500° wesent martensitisches Abschreckgefüge eine ge lich höher als bei 0,231o C, obwohl der Molyb ringere Dauerstandfestigkeit aufweisen, als ein dän- und Vanadingehalt bei dem höher ge Gefüge mit lamellarem Perlit. Nach ]. ]. kohlten Stahl stark nach unten streuten. Bei K an t e r und L. W. S p ring 20) verhielten 600° war allerdings der umgekehrte Einfluß sich Chrom-Wolframstähle im Vergütungs des Kohlenstoffs zu erkennen. C. L. C I a r k zustand bedeutend ungünstiger als im geglühten und A. E. Wh i t e 9) verglichen Silizium Zustand. Für die meisten vanadin- und molyb Chrom -Molybdänstähle mit verschiedenen dänlegierten Stähle soll nach P. G r ü n 6) das Kohlenstoffgehalten miteinander. Sie kamen zu nach Luftabkühlung auftretende nadelige Ferrit dem Ergebnis, daß eine Erhöhung des Kohlen Perlit-Gemisch am günstigsten sein, bei einigen stoffgehalts zu einer niedrigeren Dauerstand- entsprechend höher legierten Molybdänstählen -3- aber der Martensit. C. H. ] e n k i n s, H. ]. 0,03- und die 0,2-Grenze nach vorheriger Ver Tapse II, G. A. M e II o r und A. E. ] o h n g-ütung- bei Raumtemperatur und bei den Prüf s o n 15) stellten bei Molybdän-Stählen bis zu temperaturen der Dauerstandversuche er 1' /r Mo und 0,4% C für das nach Ölabschrek mittelt. Da nach A. P o m p und W. H ö g e r 23) kung mit anschließendem Anlassen erzielte Ver ein Zusammenhang zwischen der Dauerstand gütungsgefüg-e den höchsten Fließwiderstand festigkeit und der Anlaßbeständigkeit bzw. dem fest. R. F. Mi II er, R. F. Camp b e II, R. H. Einformungsbestreben der Karbide besteht, Abo r n und E. C. W r i g h t 21) schlossen aus wurden die Härteänderungen an Proben be der Untersuchung eines Stahles mit 0,11 'X C und stimmt, die nach dem Abschrecken entweder 0,54o/r Mo, daß die höchste Dauerstandfestigkeit bei verschiedenen Temperaturen und gleichen für diesen Stahl bei einer bestimmten kritischen Zeiten oder aber verschiedene Zeiten bei gleich Teilchengröße eines molybdänreichen Karbides bleibender Temperatur ang-elassen worden oder einer Eisen-Molybdän-Verbindung in der waren, um auch in dieser Richtung Unterlagen Grundmasse erzielt wird. zu erhalten. Zur Untersuchung des Einflusses der Teilchengröße auf die Dauerstandfestig Da die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit keit im Sinne der Arbeit von R. F. Mi II e r, für die Gefügeausbildung maßgebend ist, können R. P. Camp b e II, K. H. Abo r n und Stähle mit verschiedenen Molybdän-, Vanadin oder Kohlenstoffg-ehalten bei gleicher Wärme E. W r i g h t 21) wurden einige Dauerstand versuche mit verschieden lange angelassenen behandlung ganz verschieden ausgebildete Ge Proben ausgeführt. Ferner wurde geprüft, ob füge, insbesondere auch verschiedenartige sich die Festigkeitseigenschaften der Stähle Karbidverteilung aufweisen. Z. B. kann sich bei durch den Dauerstandversuch änderten. Luftabkühlung ein Ferrit-Perlit-Gemisch ein Schließlich wurde jede Schmelze einer ein stellen, das sich bei den üblichen Anlaßzeiten gehenden Gefüg-euntersuchung unterzogen. und Anlaßtemperaturen kaum verändert, oder es kann bei höheren Legierungsgehalten teil weise Martensit auftreten, aus dem sich beim Versuchswerkstoffe und Versuchs Anlassen leih verteilte Karbide ausscheiden. durchführung. Hierdurch wird unter Umständen der eigent liche Einfluß der Legierungselemente auf die Die Versuchsstähle wurden in einem elek Dauerstandfestigkeit von dem Einfluß der durch trischen Kohlegriesofen von etwa 15 kg Fas die Wärmebehandlung bedingten Gefügeausbil sung-svermögen aus Armcoeisen unter Zugabe dung überdeckt. Aus diesem Grunde wurden von hochprozentigem Ferrovanadin, Ferro alle Stähle in Wasser abgeschreckt und ange molybdän oder Ferrosilizium erschmolzen und lassen, da durch diese Behandlung am ehesten zu Sechskantblöcken von 80 mm Durchmesser eine gleichmäßig feine Verteilung aller Gefüge verg-ossen, die auf 18 mm Quadrat herunter bestandteile zu erreichen ist. Eine Ausnahme geschmiedet wurden. bildeten allerding-s die hoch Sonderkarbid haitig-en Stähle, da die Sonderkarbide bei der Abschrecktemperatur nicht immer vollständig Zur Untersuchung kamen: im Mischkristall löslich und infolg-edessen nach dem Abschrecken im Gefüge noch in g-rober 1. Vanadinstähle mit Kohlenstoffgehalten von Form vorhanden waren. 0,02 bis 0,35;'/o und Vanadingehalten von 0,30 Eine Verg-ütung- bietet außerdem den Vorteil bis 4,50;/o, einer erheblichen Erhöhung der Zähigkeit, den man auch bei warmfesten Stählen in der Praxis 2. Molybdänstähle mit Kohlenstoffg-ehalten von nach Mög-lichkeit ausnutze2). 0,02 bis 0,50;1,) und Molybdäng-ehalten VOll 0,30 bis 5,25)/o, Um das Verhalten der Stähle beim Dauer standversuch möi-dichst weitgehend zu klären, 3. Molybdän-Vanadinstähle mit 1,6';/o Molybdän konnte die Untersuchung natürlich nicht auf die und 0,6)/o Vanadin mit Kohlenstoffg-ehalteil Bestimmung- der Dauerstandfestigkeit be von 0,02 bis 0,40?'~. schränkt werden. Zunächst wurde vor den Ver suchen für jeden Stahl die Härtetemperatur mit 4. Molybdän-Vanadin-Siliziumstähle mit 1.25;/o Hilfe von Härteproben, die bei verschiedenen Molybdän, 0,60)/a Vanadin und 0,60)/o Sili Temperaturen in Wasser abg-eschrelkt wurden, zium mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,02 festgestellt. Dann wurden die Zug-festig-keit, die und 0,43;'/o. -4 Stähle unter 0,30% Vanadin bzw. Molybdän Tafel 2. wurden nicht untersucht, da bei niedrigeren Ge Chemische Zusammensetzu11g der Molybdän· tllhle. halten der Einfluß auf die Dauerstandfestigkeit nur gering ist. Der höchste Legierungsgehalt Chemische Zusammensetzung hbaelttreung zu5 ,2v5e%rs,p rdöad edne rb eSgtianhnlt "b),e iu nhdö dhieer eKno sGteen Bezeticahhnl·u ng .c,. Si Mn Mo % 'lo Ofo für eine praktische Verwendung der Stähle zu I 2 Mo 0,7 0,02 0,16 0,21 0,66 -- - Tafel I. --2 M-o 1,~ 0,02 0,15 0,20 1,53 - Chemische Zusammensetzung der Vanadin-Stähle. 2 Mo 2,6 0,02 0,14 0,19 2,56 --- Chemische Zusammensetzung -4- Mo 5,1 0,04 0,04 0.18 5,11 tahl· Bezeichnung c .S,.i I M.,.n I V 10 Mo 0,3 -0,-10 -0-,30- -0-,32- 0,34 0;0 010 9 Mo 0,5 0,09 0,10 0,14 0,53 - 2 V 0,6 0,02 0,07 0,21 0.~7 9 Mo 1,1 0,09 0,18 0,24 1,05 -- --- -- - 2 V 1,0 0,02 0,16 0,24 1,03 -- --- 7 ~lo 1,4 O,Q7 0,26 0,22 1,44 - - 2 V 2,3 0,02 -0-,23 --0,-24 -2-,34- 6 Mo 1,9 0,06 0,04 -0,-25 - 1,92 3 V 4,3 0,03 0.-32 ---0,2-9 --4-,34- - 10 Mo 5-,0 - ~, 0,05 0,18 - 4,96 7 V 0,3 0,07 -0-,13- -0-,18- -0-.29- - 14 Mo 0,3 0,14 0,17 --0,24 -0-,32- 10 V 0,5 0,10 0,11 0,19 0,47 14 Mo 0,6 0,14 0,09 0,17 0,58 --------- -- ------ 10 V 1,1 0,10 -0-,13- -0-,22- --1,11 --14 Mo 1,1 0,14 - 0,11 0;16 -1,05- 7 V 2,4 0,07 0,18 0,36 2,43 15 Mo 1,7 0,15 0,13 0,25 1,66 ----- -- - - 10 V 4,3 0,10 -0-,20- -0-,32- 4,33 15 M-o 2,6 -0,15- 0,16 0,26 - 2,59 18 V 0,6 0,18 -0-,13- -0-,26- -0-,60- 21 Mo 0,3 0,2-1 0,21 0,17 0,32 17 V 0,8 0,17 -0,-17 --0-,27 -0-,84- 21 Mo 2,9 - 0,2-1 0,15 -0,28 2,87 - 15 V 1,2 0,1~ -0-,15- -0-,29 --1,22- 20 Mo -~.3 - 0-,20- 0,15 0,24 5,25 25 Mo 0,3 0,25 0,11 0,25 0,32 13 V 2,1 0,13 0,17 0,26 2,13 ---- --- -- 26 Mo 1,0 0,26 0,26 0,22 1,03 19 V 2,5 0,19 0,20 0,28 2,51 - --------- 29 Mo 1,6 0,29 0,19 0,28 1,61 18 V 3,8 0,18 0,38 0,34 3,78 - -- ------ 27 Mo 3,7 0,27 0,10 0,24 3,68 30 V O,ti 0,30 0,18 0,28 0,62 - ---------- 30 Mo 5,0 0,30 0,16 0,28 4,96 23 V 1,1 0,23 0,13 0,30 1,07 --- - --------- 36 Mo 0,3 0,36 0,05 0,16 0,32 - 31 V 1,5 0,31 0,17 0,28 1,45 ------ 39 Mo 1,4 0,39 0,08 0,35 1,40 31 V 2,8 0,31 0,26 0,23 2,76 - -- 4~ Mo 3,0 0,45 0,13 0,35 2,97 33 V 4,0 0,33 0,26 0,28 3,98 ------ - 45 Mo 4,0 0,45 0,18 0,25 4,00 29 V 4,5 0,29 0,26 0,30 4,50 --- - 50 Mo 4,8 0,50 0,33 0,31 4,83 -- --8 V 1,8 0,08 0,23 -0-,27 ---1,81 36 Mo 5,3 0,36 0,22 0,24 ~.25 - - 15 V 4,1 0,15 0,22 -0-,26- -4-,10- 16 lo 3,8 0,16 0,10 0,2-3 3,82 30 V 3,1 0,30 0,20 0,26 3,12 27 ~0 5,1 0,27 0,13 0,24 5,11 -5- Tafel 3. Zur besseren Auswertung der Versuchs Chemische Zusammensetzung ergebnisse wurde die Zusammensetzung der der Molybdän-Vanadin-Stähle. Stähle innerhalb der angegebenen Grenzen so gewählt, daß Stahlgruppen mit entweder glei Chemische Zusammensetzung Stahl chen Kohlenstoff-, aber verschiedenen Vanadin Bezeichnung c Si I ~-n Mo V bzw. Molybdängehalten oder gleichen Vanadin "'o 0/o -m % bzw. Molybdän-, aber verschiedenen Kohlen o,_26_1~ ~ stoffgehalten entstanden. Von den Molybdän 1_ _2_ M_o_v_ -l-_o,_02_ 1_ o_,l_s_ 1j_ _ Vanadin- und den Molybdän-Vanadin-Silizium 1_ _11_ M_o_v_11_o_,l_l_~l~~~~ stählen wurde nur je eine Gruppe mit wechseln dem Kohlenstoffgehalt erschmolzen. 1-2-0 -Mo- V- 1-0-,20- -0-,10- -0-,29- -1-,70- -0-,55- Die genaue Zusammensetzung der unter 33 Mo V 0,33 1 o,09 o.3• 1,65 I o,62 suchten Stähle ist aus den Tafeln 1 bis 4 er sichtlich. Für jeden Stahl wurde eine Kurz I--39_M_o_v--l--o.-39-l,-o-,J-I-~-o-,3-2---.-,6-3---0-,5-8 bezeichnung eingeführt, aus der die Analyse zu ersehen ist. In der Kurzbezeichnung gibt die erste Zahl den hundertfachen Kohlenstoffgehalt hoch werden dürften. Wegen der g~ringen in Prozenten an. Die Buchstaben V, Mo, Si be Zähigkeit der Molybdän- und Vanadinstähle mit deuten die Elemente Vanadin, Molybdän und hohem Kohlenstoffgehalt und der geringen Lös Silizium, die Zahlen hinter den Buchstaben die lichkeit der Vanadin- und Molybdänkarbide Prozentgehalte an diesen Elementen, auf eine wurde die obere Grenze für Kohlenstoff auf Stelle hinter dem Komma abgerundet. So er 0,50'i'o festgesetzt. Für die mehrfach legierten hielt z. B. der Stahl mit 0,02% C und 0,66% Mo Stähle wurde ein mittlerer Gehalt gewählt. der Zahlentafel 2 die Kurzbezeichnung 2 Mo 0,7. Diesen Stählen wurde mehr Molybdän als Da bei den Molybdän-Vanadin- und Molybdän Vanadin zulegiert, da Molybdän billiger und Vanadin-Siliziumstählen die Legierungsgehalte sein Einfluß auf die Dauerstandfestigkeit größer gleichbleiben, wurden diese in der Kurzbezeich ist. Die Zusätze an den Begleitelernenten wur nung weggelassen. Der Molybdän-Vanadinstahl den Jl!Öglichst niedrig gehalten, um Neben mit 0,02'i'o C, 1,62'i'o Mo und 0,54% V erhielt einflüsse auszuschalten. Um die Stähle ein also die Bezeichnung 2 MoV, der Molybdän wandfrei vergießen und schmieden zu können, Vanadin-Siliziumstahl mit 0,03% C, 1,33'io' Mo, war bei den ersten drei Versuchsreihen ein 0,60'i'o V, 0,64'i'o Si die Kurzbezeichnung Siliziumgehalt von 0,10 bis 0,20'i'o und bei allen 3 MoVSi. Stählen ein Mangangehalt von 0,20 bis 0,25% Die Molybdän- und Vanadinstähle wurden erforderlich. Phosphor- und Schwefelgehalt in Bild 1 u. 2 in die Grundfläche der Eisenecke Jagen sehr niedrig, etwa in den Grenzen von der ternären Systeme Fe-V-C und Fe-Mo-C 0,020 bis 0,030'!o. mit rechtwinkligen Koordinaten eingetragen. Durch die Systeme wurden mehrere Schnitte parallel zur Kohlenstofi- und Vanadin- bzw. Tafel 4. Molybdänseite gelegt, die jeweils einer Stahl Chemische Zusammensetzung gruppe entsprechen. Die zu einer Gruppe ge der Molybdän-Vanadin-Si fizi u rn-Stähle. hörenden Stähle wurden durch Pfeile noch be sonders gekennzeichnet. Bei dieser Darstellung Chemische Zusammensetzung Stahl· wurden die Stähle 8 V 1,8, 15 V 4,1, 30 V 3,1, Bezeichnung c Si Mn Mo V 16 Mo 3,8 und 27 Mo 5,1, die nur zur Abrundung Ofo 'Al .,~, % % der Ergebnisse der Dauerstandversuche benutzt 3 Mo V St o,o3 I- o-,64- -o-,28- -•-. 33- -o-,60- wurSdäemn,t lincihceh t Sbtäehrülec kwsiucrhdteing,t . um ein möglichst 10 Mo V Si 0,10 I 0,65 0,25 1 1,30 0,65 gleichmäßiges Ausgangsgefüge zu erhalten, zu -- - -------------- I nächst 2 Stunden lang bei 700° geglüht und lang 20MoVSI 0.20 0,66 0,25 1,28 0,5-9 sam abgekühlt. Zur Bestimmung der Härte --,- 25 Mo V Si -0,2-5 -0-,54-1-----;,-;--~-- -0,6-2 tläenmgpee, radtieu r ediineen tehnal bWe üSrfteuln dvoe n la1n8g r uamu fK Hanätretne -33- Mo V Si 0,33 0,56 0,26 I ,25 0,60 temperatur zwischen 800 und 1100° bei von 50 ----- zu 50° steigenden Temperaturen gehalten und 42 Mo V Si 0,42 0,59 0.34 1,30 0,65 in Wasser abgeschreckt wurden. -6- q4,__ _~ 0,~5T%~V--~12~5r%~V-----,--~2~,5~%~V---,---------,4~,2To/,~,v~----, i i . !.I Ij H :-c·_-cc-f\---f--·-tt-~--' ··---·-~,_-_!.!.....:v:_::..__• _3_3_~_'·"_.1.+ ~-++. ·---{!-i,-1 =-v, _,s_ __·- _____,·_- t-·---_·-_· --___,··,--l--··_-_._,o,31% c 0,3,L __·-_ .. (ovq6 ,'\ 0j ·!I j 29~'.5 I I ~ j mi,r ! j ~0,2 . 52: ' ~ --~~~-i-1., 7~·-t·-·-·-~---~-t'v;,s_ --~~~....e.._ -~~~ ·-·-·-· o,17%c ~ J. \15V1,2 ~ :!(: rovas tovr,T rJV2,7 · h70V4,J 0'1r-.. ,u. --..I. L1---·L·l :·- -·-·---·--";"Oj7V-2·4- · '--·-·-·-·-·-!- ~----·-010 8%C of--7_:'_jl_v__q6_~~--- -~~-·-· ----·--P~'L_ 0,02%C 0 1 2 3 4 5 Vanadingeholt in % Bild I. Die Einteilung der Vanadin-Stähle in Gruppen. Für die Festig-keits- und Dauerstandfestig ser Arbeit untersuchten Kohlenstoffgehalten bei keitsprüfung-en wurden je 10 l~ohproben von etwa 1100" erreicht wird, fernerhin dadurch, 200 mm Länge eines jeden Stahles in der daß die Gefahr der Grobkornbildung mit der gleichen Weise wärmehehandelt, und zwar Temperatur vergrößert wird und drittens, weil wurden diese Proben eine halbe Stunde lang in der Praxis bei größeren Stücken Vergütungen auf 30° oberhalb der durch die Härtereihen be bei höheren Temperaturen nur schwer durch stimmten Härtetemperatur erhitzt und in Was führbar sind. Wenn die Härtetemperatur aus ser abgeschreckt. Die am höchsten legierten den Härtereihen nicht eindeutig hervorging - umwandlungsfreien Proben wurden bei 1100° dieses war vor allem bei den Stählen in der abgeschreckt. Diese Temperatur wurde als Nähe der Grenze des ;•-Gebietes der Fall - obere Grenze für die Härtung festgesetzt und wurde immer von der höchsten Temperatur ab war einmal durch die Erwägung bestimmt, dall geschreckt, die in Frage kam, um nach Mög-lich nach der bisherigen Kenntnis der Systeme keit die bekanntlich schwerlöslichen Molybdän Eisen -Kohlenstoff -Molybdän25) und Eisen und Vanadinkarbide in Lösung zu bring-en. Da Kohlenstoff-Vanadin2"), die ja bekanntlich ab also die genaue Härtetemperatur teilweise _l('eschnürte :·-Gebiete enthalten, der äußerste überschritten wurde, hatten die Proben nicht Punkt des :·-Gebietes bei den jeweiligen in die- immer die höchstmögliche Zähigkeit. Dieses q32%Mo f.05%Mo 1,66%Mo 2,75%Mo 5,0o/oMo 0•5 . I! . ! 50Mo'-8 L._/~- ---C1 z.::.M~O--_L ':.::..'~ __/ _ _ -·--- _ _jT __ (),43%C i; . ~~~ ~----~+------+------+-----~ 0'4 fI/ ,6Moo,3 ij 39~III ij If. .._· --o36Mo5,3 ~ j j I j 30Mo5,0 ~ 0,3 1 1 )>Z9Mot I T .jl -1>sHoq3·-·ttonM·· o!O...LJ-·- -·-·-[--i· -·27;.9;3,7 -·------L --·-·--· 0,27%C ,g . 1 ~ J.21Moq3 I j ~21MoZ.9 ~ ~0,2 I lf 1 I I j20MoS3 -'_:.;~o'--,-b-~M'.!:_~7--·-=~- -·-·-·-·- ·-·-·-·-·f-1-·-·-·-o,,s%c T "Moq6l "Mo1,1 . 15Mo2,61 I WMoU · 1 · WMoU 0•1 __r -'{911o.~lf-M'I,!.C~-....,-+---~------·-·-·-·-L ----·-!O,OJB'Y oC . Ii 7Mo1,, r----o6Mo1,9 . 0 --t---;,g;;_~-r--;~JH---1-~~ ----r-----~M~I ___ 10,03%C 0 1 2 3 4 5 6 Molybdängehair in % Bild 2. Die Einteilung der Molybdän-Stähle in Gruppen. -7- war unbedenklich, da das Hauptgewicht der Die Vorwärmzeit betrug 20 Stunden, die Vor Arbeit auf die Untersuchung der Dauerstand last war eine Viertelstunde wirksam. Das festigkeit gelegt wurde. Bei der Beurteilung Dauerstandprüfgerät war mit geringfügigen der Ergebnisse ist allerdings zu beachten, daß Änderungen, durch die eine genau mittige Be die Dauerstandfestigkeit von Stahl nach den lastung der Prüfstäbe gewährleistet werden Untersuchungen von W. Roh n z7), H. C. sollte, das deiche, wie das von P. Grün") be Cross und E. R. J o h n so n 17), E. Ho u d r e schriebene. Die Anbringung der Meßfedern m o n t und H. S c h r a d e r 28) und H. B u c h - wurde nach H. S c h o I z 30) spannungsfrei h o 1 z 29) durch die durch Überhitzung ver durchgeführt. Vor den Versuchen wurden die ursachte Grobkornbildung erhöht wird. An Dauerstandproben verkupfert und vernickelt, schließend an die Härtung wurden die Zerreiß um eine störende Oxydation oder Aufnitrierung und Dauerstandfestilzkeitsproben bei 650° an der Staboberfläche 31• 32) zu verhindern. Er gelassen. Bei tieferen Anlaßtemperaturen wäre mittelt wurden: ein großer Teil der Stähle für eine praktische a) die "Anfangsdehnung" unmittelbar nach dem Verwendung zu spröde, oder aber infolge hoher Aufbrin)-(en der l::lelastuug, Festigkeit zu schwer bearbeitbar geworden. Bei noch höheren Anlaßtemperaturen bestand h) die ,.Zeitdehnung", d. h. der Dehnungs wieder die Gefahr, daß die Gefüge der einzelnen zuwachs während des Versuchs, Stähle infolge verschieden schneller Karbid c) die Gesamtdehnung am Schluß des Versuchs, einformung ung-leichmäßig wurden. Die Anlaß zeit wurde auf zwei Stunden festgesetzt, nur d) die bleibende Dehnung, die sich aus dem an einigen Molybdän-Vanadin-Silizium-Stählen Unterschied der Gesamtdehnung und des wurde die Dauerstandfestigkeit nach verschie Dehnungsrückgangs 10 Minuten nach dem den langen Anlaßzeiten bis zu 150 Stunden er Entlasten bis auf die Vorlast ergab, mittelt. Nach der Wärmebehandlung wurden e) die Dehnungsgeschwindigkeit zwischen der die Proben fertig bearbeitet. 25. bis 35. Versuchsstunde. Zur Untersuchung des Einflusses der Anlaß Zur Bestimmung der Dauerstandfestigkeit temperatur auf die Brinellhärte wurden wieder \varen im allgemeinen für jeden Stahl und jede um würfelförmige Proben von 18 mm Kanten Temperatur 3 Einzelversuche mit verschie länge von den gleichen Temperaturen wie die denen, der voraussichtlichen Dauerstandfestig Ilauerstand- und Zerreißproben in Wasser ab keit ang-epaßten Belastungen notwendig. Die geschreckt und bei zweistündiger Anlaßdauer zwischen der 25. und 35. Stunde ermittelten zwischen 400 und 750° in Abständen von 50° Dehngeschwindigkeiten wurden entsprechend angelassen. dem Vorschlag der Din Vornorm DVM Prüf Bei der Reihe zur Ermittlung des Einflusses verfahren A 117 und A 118 in Abhängig-keit von der Anlaßzeit auf die Brinellhärte wurden die der Belastung graphisch dargestellt und aus von den gleichen Temperaturen wie vorher ab diesem Schaubild die Dauerstandfestigkeit g-eschreckten Proben nur einer Anlaßtempera als die Belastung ermittelt, die nach der tur, und zwar der gleichen wie die Dauerstand Normvorschrift einer Dehngeschwindigkeit von festigkeit- und Zerreißproben, nämlich 650°, 10 . w-•~X/h entspricht. ausgesetzt. Dagegen wurde die Anlaßzeit Als Prüftemperaturen für die Warmfestig zwischen 1 und 500 Stunden verändert. keitseigenschaften und die Dauerstandfestigkeit Die Ermittlung der Festigkeitseigenschaiten wurden 500 und 550° gewählt, da die nicht bei I~aumtemperatur geschah in üblicher Weise austenitischen warmfesten Stähle )-(erade in nach Din 1605 an Rundstäben von 10 mm diesem Temperaturbereich einen sehr steilen Durchmesser und 100 mm Meßlänge unter Be Abfall der Dauerstandfestigkeit aufweisen33). nutzung des Martensschen Spiegelgerätes. Die Die bei 550° geprüften Dauerstandproben Warmfesti,gkeitseigcnschaften wurden nach Diu mit der geringsten bleibenden Dehnung wur Vornorm DVM Prüfverfahren A 112 bestimmt. den auf 8 mm Durchmesser abgedreht, um die Die Prüfung der Dauerstandfestigkeit er Oberflächenschicht zu entfernen. und bei Raum folgte nach Din Vornorm DVM Prüfverfahren temperatur zerrissen. Hierdurch sollte nach A 117 und A 1 Hl durch 45stündige ruhende Be g;eprüft werden. ob sich die Festig;keitscig;cn lastung im elektrisch beheizten Salzbadofen schaftcn während des Dauerstandversuchs ge unter optischer Aufzeichnung- des Dehnverlaufs. ändert hatteiL